22. Антенны для связи поверхностными, пространственными радиоволнами и радиорелейных станций

Антенны для связи поверхностными радиоволнами.

Возможность осуществления радиосвязи между двумя корреспон­дентами зависит не только от свойств антенн, мощности передатчика и чувствительности приемника, но и от свойств среды, в которой распро­страняются радиоволны.

Если пункты передачи и приема расположены на поверхности земли, то земля будет существенно вилять на напряженность поля в точке приема. В зависимости от длины волны и свойств применяемых антенн роль земной поверхности и других факторов может быть различной.

При относительно небольших расстояниях и высотах расположения антенн, можно пренебречь влиянием ионосферы и тропосферы и при­нимать во внимание лишь волны, распространяющиеся вдоль земной поверхности, то есть поверхностные или земные волны.

Важным положительным качеством радиосвязи поверхностными ра­диоволнами является устойчивость напряженности поля в месте прие­ма. Если при распространении пространственных радиоволн могут иметь место медленные и быстрые изменения поля (замирания), то поле земной волны практически остается неизменным независимо от време­ни суток, года, метеорологических и космических явлений.

Недостатком радиосвязи поверхностной волной является ограничен­ная дальность связи, так за счет поглощения радиоволн полупроводя­щей земной поверхностью, а также за счет экранирующего действия ее кривизны, напряженность поля убывает с расстоянием значительно бы­стрее, чем в свободном пространстве.

Дальность радиосвязи земной волной существенно зависит от пара­метров почвы, длины волны, уровня помех в месте приема и сравни­тельно слабо зависит от мощности передатчика и усиления антенны.

Ориентировочная дальность связи земной волной в зависимости от длины волны:

Основные требования к антеннам, работающим земной волной - по­лучение максимума излучения вдоль земной поверхности. А излучение, отличное от линии горизонта, является нежелательным.

Кроме того, антенна должна создавать вертикальную поляризацию, т.к. поле, с горизонтальной поляризацией быстрее затухает вдоль зем­ли.

Несимметричный вибратор

 

Несимметричной антенной называют вертикальный провод,, между нижним концам которого и землей включен источник электродвижущей силы, второй зажим источника присоединяется к заземлению или противовесу.

Такая антенна широко применяется во всех диапазонах волн, про­стейшей несимметричной антенной является штыревая антенна.

Эффективность излучения, приема АШ зависит от длины проводни­ка, а точнее от соотношения между длиной антенны (h_a) и рабочей длинной волны ( λ).

На высоких частотах величина тока в нелинейном проводнике непо­стоянна по его длине. Ток на конце АШ=0, а в точке подключения к ра­диостанции имеет значение, которое зависит от соотношения h/λ.

Характер распределения тока при h_a=const зависит от частоты, когда h_a <=λ/2  на некоторых участках антенны появляются противофазные токи, создающие взаимокомпенсирующие поля. Антенна в этом случае работает неэффективно. Случаи распределения, когда h_a = λ/4 или h_а =λ/2  называются резонансными.

Для определения диапазона применения антенны необходимо исхо­дить из того, что она должна работать на резонансной волне.

В целях маскировки целесообразно иметь минимальную высоту ан­тенны. Это осуществимо в случае, если h_а = λ/4 . То есть наиболее эффективно антенна работает при условии   λ_мах< h_а <  λ_min

Диаграмма направленности несимметричного вибратора:

Антенны, предназначенные для работы поверхностной волной, должны конструироваться как несимметричные системы в которых второй зажим генератора заземляется, то есть подключается к заземле­нию или противовесу. Роль противовеса выполняет обычно проводник (с большой емкостью). В подвижных радиостанциях противовесом служит корпус подвижного объекта. При расположении антенны вбли­зи земли противовес должен экранировать антенну от земли, для уменьшения потерь в земле, не перехватывая основную часть силовых линий антенны.

По конструкции заземления можно разделить на следующие типы:

•         Сосредоточенные (одиночные) заземления

•         Многократные заземления

•         Металлизированная земля

Выбор того или иного типа определяется свойствами почвы, мощно­стью передатчика и длинной рабочей волны.

Сосредоточенное заземление представляет собой проводник той или иной формы, закопанный на некоторую глубину, с выводом па по­верхность земли для присоединения ко второму зажиму генератора, та­кое заземление выполняется в виде закопанного металлического листа, звездочки из расходящихся проводов или забитой в землю трубы. Для предохранения от коррозии данное устройство покрывается антикорро­зийным материалом.

Для уменьшения переходного сопротивления используют много­кратное заземление, состоящее из нескольких сосредоточенных заземлителей, соединенных параллельно.

В антеннах мощных станций чаще применяют так называемую металлизованную землю. Это - система проводов, закопанных в землю на глубину 20-40 см. Металлизованная земля выполняется в виде системы радиально расходящихся проводов, системы параллельных про­водов или в виде сетки из перекрещивающихся проводов.

На подвижных станциях чаще применяют не заземления а противо­весы.

Проволочный противовес представляет собой систему проводов, подвешенных над антенной на небольшой высоте над землей, соеди­ненных друг с другом и подключенных к зажиму генератора.

В стационарных условиях противовес обычно заканчивается под ан­тенной в земле и называется заземлением. Его назначение - уменьшить электрическое сопротивление области вблизи основания антенны, куда стекаются токи проводимости в земле и замыкаются токи смещения ан­тенны.

В ряде случаев по условиям распространения радиоволн возникает необходимость работы на более низких частотах. Для сохранения даль­ности связи при этом целесообразнее использовать антенны большой длинны, так называемые телескопические антенны.

Недостатком этих антенн является невозможность работы в движе­нии (АШ-10).